“我看到天上好像有一个类似于青铜雕像的东西,一个非常大的青铜雕像。”一个昏昏欲睡的男人正躺在核磁共振(MRI)成像仪上,他这样告诉神经学家。片刻之前,他打瞌睡这段时间的脑部活动已经被MRI记录下来了。“这尊雕像在一个小山上,山下有很多房子、街道和树木,就和我们平时见到的一模一样。”
突然叫醒睡梦中的人,然后让他们讲述这种超现实主义般的梦境,科学家们通过这种方法从这名男性以及其他两位志愿者那里采集了500多场梦境资料,这是日本京都ATR计算神经科学实验室(ATR Computational Neuroscience Laboratories in Kyoto, Japan )的一个研究小组于4月份《Science》杂志在线报道的一项研究。通过这些梦的MRI扫描记录和被试者的相应语言描述,日本科研人员单单凭借MRI检测结果就有史以来第一次成功地解读出了被试者在睡眠中看到的景象。虽然日本的科研人员也一再强调,他们现在离制造出一台解梦机器还有非常遥远的距离,但是美国波士顿哈佛大学医学院专门研究梦境的神经科学专家Robert Stickgold却认为,“它的细节和成功令人震惊”。
Stickgold表示,就在不久以前,人们还认为,如果说仅仅依靠大脑活动,就可以解码做梦的人看到了什么、想了什么或者说梦到了什么,简直就是电影《星际迷航》(Star Trek, at best)中才能见到的场景。然而,在过去的十年中,ATR神经科学家Yukiyasu Kamitani一直在从事这方面的工作,他的工作主要是建立一套计算机算法来帮助人们“解梦”。例如,2005年他和同事们发表在《自然•神经科学》的论文中,就描述了一种计算机程序模型,可以将功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging,fMRI)记录的大脑活动模式和特别的视觉刺激相关联,进而准确地预测出受试者会盯着显示屏上八个方向中的哪一个方向。
为了检验这种方法是不是也可以用来“窥探”睡梦中的人在想什么,Yukiyasu Kamitani和他的同事最近又招募了3名志愿者进行试验。他们对这3名志愿者进行了为期10天的监测,每人每天都要在MRI上躺3个小时。由于MRI金属线圈震动而产生的响声不利于志愿者入睡,所以他们通过让受试者戴着耳机,找到了一种睡眠的解决办法。当受试者沉睡的时候,研究人员利用fMRI来检测被试者的大脑功能活动,这种监测通过检测大脑的血液活动来反映神经元的活动。研究者还采用脑电图(EEG)检测跟踪大脑的整体脑电活动。
通常对梦的研究需等待一个小时以上,等待受试者进入快速眼动(rapid eye movement,REM)睡眠期,该REM睡眠期的特点是时间长、光怪离奇的叙事的梦和暂时性的麻痹。本研究的优势在于,研究者研究的是频繁发生幻觉的梦的第一阶段。Stickgold说,在梦的这一阶段,人们通常并不知道他们已经进入睡眠;在这一阶段,如果你将遥控器或别的什么好玩的东西从打鼾的睡眠者手中拿开,通常会被粗暴地拒绝——他们并不认为自己睡着了。
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Kamitani表示,一旦受试者习惯了在fMRI上打盹之后,他们就很容易在有光的条件下入睡了。大约六七分钟之后,也就是受试者开始进入深度睡眠之后,科研人员就可以在脑电图上看到一个活动波,这很有可能就是出现幻觉了。此时他们会叫醒受试者,问他们都梦见了什么,然后让他们再度入睡。在对每位受试者收集了大约200份梦境资料之后,Kamitani等人就开始对这些资料进行整理,找出出现频率最高的梦境图像,比如“树”或者“人”等,并且将这些资料分成了20个大类。比如他们会将碎冰锥、钥匙、活塞等都归入器具类。
为了使得在计算机的相关程序中,能够将视觉皮层的大脑活动特定模式和梦中看到的图像的类别相关联,Kamitani等研究人员在互联网上收集对应的每个分类的照片,并且记录了三个受试者在看到这些图时的fMRI活动。就像其它机器识别学习技术一样,例如可以识别个体笔迹间的细微差别的计算机技术,该项研究的计算机程序剔除了在梦中出现的非可视化的大脑活动,并且很快就能够将特定的大脑活动“笔迹”和不同类型的图像相关联。
在第二轮的读梦研究中,研究人员应用了能区分类别的新程序方案,对最初的三名受试者的研究进行fMRI监测报告,研究者们预测受试者在梦中看到景象的准确率就已经超过了60%,远高于将图像归类前的该项目的预测水平。
Stickgold这样评价道:“这可能是有史以来第一次真正的、以梦的内容为基础的大脑活动的真实展示,”而且,“研究结果是如此的令人难以置信的可信。”他说,有一个十分令人兴奋的可能性——该技术不仅可以帮助我们发现自己做梦的内容,还可揭示我们所忘记或未曾注意到的梦的内容。
不过美国哈佛医学院另外一位从事梦境研究的精神病学专家Allan Hobson告诫道,从技术的角度来说,受试者在这次研究工作中描述的图像还不应该被看作是梦境。Hobson认为这些图像只是入睡前的幻觉,从生理学的角度来看,这和快速眼动睡眠期出现的典型梦境还是有着本质的区别的。
该研究的共同作者——ATR计算机神经科学实验室的神经学家Masako Tamaki介绍说,研究也关注了REM和第一阶段睡眠的奥秘,“他们之间可能并没有太大的差异”。她希望,该技术将被应用于临床睡眠研究,从而帮助经历噩梦困扰的那些人。“最低限度,这项技术可以让我们比较准确地了解到人们睡着之后都梦见了什么。”Stickgold说, “在此之前,一直都没有确凿的证据证明,我们不是在醒来之后编造了梦境故事。”
(作者:赵永刚、王敏骏)
参考文献:《Science》2013;340:21